Время бежит настолько стремительно, что за чередой ежегодной смены айфонов и андроидов мы стали забывать, как прекрасно было в самом начале. А началом для меня (да и для многих в нашей стране с падением железного занавеса) была смена в начале 90-х старого Спектрума на 80286, а через пару лет - 486DX2. Ну, чтобы было понятно - как с Гранты пересесть на X6.

И вы не поверите - тогда компьютер вполне мог быть самодостаточным даже без интернета, черно-оранжевого сайта и с маленький пузатым монитором 14 дюймов!

80286

В 1982 году корпорация Intel представила микропроцессор 80286, у нас более известный как «286-й» или просто «двушка». Этот CPU быстро закрепился как платформа класса AT и стал ориентиром для разработчиков системных плат и периферии того времени.

Именно 80286 лег в основу IBM PC AT, представленного в 1984-м. Модификации и многочисленные клоны этой машины к концу 1980-х стали фактическим триггером цифровых преобразований в стране — пусть и с временным лагом относительно старта подобной революции в США и государствах Западной Европы. Формально сохраняя 16-битную архитектуру и сегментную модель памяти, 80286 обеспечивал приблизительно 3,6-кратный прирост производительности по сравнению с 8086 при равной тактовой частоте. При этом сама частота быстро росла: первые партии работали на 6 MHz, поздние ревизии — до 12,5 MHz, а отдельные реализации сторонних производителей (AMD, Siemens, Fujitsu и др.) стабильно функционировали на 20–25 MHz, что заметно ускоряло выполнение типовых офисных и инженерных задач.

С точки зрения адресного пространства, 80286 умел работать с 16 Мбайт оперативной памяти, однако в реальном режиме (его корректно использовала MS-DOS) процессор фактически адресовал 1 Мбайт с известным ограничением по линии A20. Для прикладного ПО эпохи этого объёма обычно хватало. Ключевым технологическим нововведением стал защищённый режим: впервые в массовой x86-линейке появились механизмы аппаратной изоляции сегментов, привилегии колец и таблицы дескрипторов, что улучшало устойчивость многозадачных систем. Полноценной страничной организации (paging) в 286 ещё не было, но встроенные средства управления памятью позволяли ОС и драйверам реализовывать расширенные модели адресации и элементы виртуальной памяти программными методами. Операции с числами с плавающей запятой сам 80286 не выполнял, зато в паре с математическим сопроцессором 80287 (FPU) вычислительные задачи визуализации и инженерной графики заметно ускорялись.

На практике это давало существенный прирост производительности относительно систем на базе 8086/8088 — как в задачах файлового ввода-вывода и работы с дисковыми подсистемами, так и при запуске более тяжёлых программных комплексов. Появление шины и периферии класса AT сформировало целую экосистему совместимых компонентов, упростив апгрейды и серийное производство ПК.

В 1987 году IBM дополнила линейку и представила более совершенные системы IBM PS/2-50 и PS/2-60 на базе i286. Именно на этих конфигурациях начала заметно набирать популярность графическая оболочка Windows, и персональные компьютеры стандарта IBM постепенно избавлялись от имиджа «серых коробок». Параллельно рынок наполнялся альтернативными конфигурациями от разных вендоров, использовавших ту же архитектуру, что расширяло выбор для корпоративных пользователей и образовательных учреждений.

Попытки аппаратного клонирования i286 предпринимались и в СССР, и в странах соцлагеря, однако серийные «ЕС» и «Роботроны» часто уступали по надёжности и совместимости. Когда во второй половине 1980-х началась либерализация поставок, рынок стремительно заняли импортные ПК — как непосредственно IBM, так и многочисленные совместимые системы других брендов. Именно такие машины стали базой первых офисных автоматизаций и лабораторий вычислительной техники.

Intel поддерживала выпуск модификаций i286 вплоть до первой половины 1990-х. Несмотря на то что с распространением 32-битного 80386 эти процессоры утратили актуальность в качестве «флагманов» ПК, они ещё несколько лет активно применялись в встраиваемых, промышленных и бытовых устройствах — от контроллеров до специализированных терминалов, где требовались стабильность, совместимость с софтом MS-DOS и предсказуемая производительность.

80386

17 октября 1985 года Intel анонсировала 80386 (i386) — первый по-настоящему 32-битный процессор семейства x86, радикально переломивший развитие персональных вычислений. Речь шла не просто об увеличении разрядности: чип задал основу для современных ОС с защищённой памятью, виртуализацией на уровне задач и полноценной многозадачностью. Ниже последовательно рассмотрим контекст появления, ключевые архитектурные новшества, рыночный эффект и технологическое наследие Intel 80386.

На волне успеха 80286, принёсшего защищённый режим и сегментную адресацию, выявились серьёзные ограничения: невозможность корректного возврата из protected mode в real mode без перезагрузки затрудняла совместимость с DOS-ПО, а 16-битное АЛУ и регистровая модель уже «не тянули» растущие требования софта. Требовался качественный скачок.

Хочется отметить еще одно возможное направление деятельности на российском компьютерном рынке в ближайший год. С массовым обновлением компьютерного парка возникает необходимость куда-нибудь пристраивать старые машины. Уже открываются фирмы, специализирующиеся на скупке устаревших компьютеров по низкой цене (до $300), их "косметическом ремонте" и продаже по цене до $500 — например, в учебные заведения или частные руки для домашнего применения. Восстановленный 286-й компьютер (стоимость ремонта или обновления, по оценкам экспертов Ъ, не превысит $100) в этом году может стоить не дороже 20-дюймового телевизора Funai, а в качестве пишущей машинки или игрового компьютера для детей такая машина еще неплохо послужит.

(с) Журнал "Коммерсантъ Власть", 01.02.1994

Проектирование 80386 стартовало в начале 1980-х. Команда Intel под руководством ведущих инженеров, среди которых был Ян Прак, работала модульно: каждый разработчик отвечал за самостоятельный блок (например, MMU, блок привилегий, микрокод, интерфейс шины), а целостное поведение чипа понимали немногие — настолько высокой была системная сложность и уровень коммерческой изоляции подсистем.

Премьеру 32-битной архитектуры Intel устроила в октябре 1985-го синхронно в Сан-Франциско, Лондоне, Париже, Мюнхене и Токио, фактически зафиксировав старт «эры 32-бит». Уже в 1986 году Compaq выпустила Deskpro 386 — первый массовый ПК на i386, опередивший IBM и показавший, что новая архитектура готова к реальным нагрузкам корпоративного класса.

Технически 80386 приносил 32-битные регистры общего назначения (EAX, EBX и др.), 32-битный адрес и плоское линейное адресное пространство до 4 Гбайт. Главным прорывом стала страничная организация памяти (paging) с 4-Кбайтными страницами, каталогами и таблицами страниц, TLB, а также сохранением колец привилегий (0–3), GDT/LDT и TSS для аппаратного переключения задач. Появился виртуальный 8086-режим (V86), позволивший из защищённой среды безопасно запускать множество «досовских» контекстов. В отличие от 286, переходы между режимами стали управляемыми, что резко упростило дизайн ОС и драйверов.

На этой базе выросли Windows 3.x и затем Windows 95 (активно опирались на V86), а ранний Linux изначально ориентировался на 386 и поддерживал его до начала 2010-х. Даже после ухода x86-386 из потребительского сегмента чип и его встраиваемые варианты применялись в промышленных контроллерах, ранних КПК/смартфонах (вроде Nokia 9000 и BlackBerry 950) и спецэлектронике вплоть до середины 2000-х. И сегодня немало ЧПУ-станков и промышленного оборудования продолжают использовать 386-совместимые решения: перенастройка на современные платформы стоит дорого, а надёжные системы не спешат менять без веских причин.

По сути, именно с 80386 началась иная, «взрослая» эпоха ПК, задекларировавшая стандарт 32-битных вычислений, модель защиты и страничную память, ставшие основой последующих поколений x86.

80486

Intel 80486 — чаще обозначаемый как i486, Intel 486 или просто «486-й» — это 32-битный, скалярный, x86-совместимый микропроцессор четвёртого поколения, основанный на гибридном CISC/RISC-подходе к организации ядра. Коммерческий релиз состоялся 10 апреля 1989 года, при этом саму платформу впервые публично показали на выставке Comdex Fall осенью того же года. По замыслу Intel, 80486 выступал эволюционным развитием 80386, унаследовав его архитектурные принципы и существенно продвинув их в части микроархитектурной реализации.

Ключевым нововведением стало размещение математического сопроцессора (FPU) непосредственно на кристалле CPU, что для массовой x86-линейки произошло впервые и заметно снизило накладные расходы на вычисления с плавающей точкой. Благодаря этому 80486 широко применялся в настольных системах общего назначения, высокопроизводительных инженерных рабочих станциях, серверных конфигурациях корпоративного сегмента, а также в портативных ПК — ноутбуках и лэптопах, где интеграция узлов упрощала конструкцию и повышала энергетическую эффективность.

В сравнении с предшественником Intel 80386, микропроцессор 80486 обеспечивал заметный прирост производительности за счёт интегрированного математического сопроцессора (FPU) и размещённой на кристалле кэш-памяти первого уровня. Такая компоновка уменьшала задержки при обращениях к данным и инструкциям и, как следствие, ускоряла выполнение типовых задач. Впервые для массовой x86-платформы была реализована конвейерная обработка команд, что радикально повысило среднее число выполняемых инструкций за такт.

В линейке 80486DX блок FPU был встроен непосредственно в CPU, устраняя необходимость отдельного чипа для операций с плавающей запятой и упрощая аппаратную схему системной платы, что дополнительно снижало стоимость и габариты готовой конфигурации. Архитектура оставалась 32-битной, поддерживала защищённую многозадачность и механизмы виртуальной памяти, благодаря чему 486 стал реальной «входной точкой» в домашние ПК и игровой софт того периода.

Показательно, что ранние модификации 80486 — например, 80486SX и 80486DX с тактовыми частотами 25 МГц и ниже — имели весьма скромное тепловыделение (ориентировочно 2–3 Вт). Для таких экземпляров, как правило, хватало пассивного отвода тепла через корпус микросхемы и естественную конвекцию, без установки радиатора или активного кулера. Удачная микроархитектура в сочетании с низким TDP сделала «камень» востребованным в широком спектре систем и позволила эксплуатацию без сложных систем охлаждения там, где требовалась повышенная надёжность.

Производство процессоров семейства Intel 80486 продолжалось вплоть до 2007 года, к тому времени на рынке уже доминировали многоядерные решения.